Исследование и разработка пленочных широкополосных нагрузок и аттенюаторов большой мощности

• Автор: Рубанович, Михаил Григорьевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 154 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Основные направления проектирования мощных плёночных аттенюаторов и нагрузок
1.1. Линия передачи с потерями
1.2. Оконечные нагрузки
1.3. Фиксированные аттенюаторы
1.4. Тепловые аспекты расчёта СВЧ нагрузок и аттенюаторов
Выводы:
2. Плёночные нагрузки, выполненные на основе трансформирующих
и фильтрующих цепей
2.1. Анализ проблемы и постановка задачи
2.2. Итерационный метод формирования АЧХ трансформирующих цепей с диссипативными потерями
2.3. Сходимость итерационного метода формирования АЧХ
2.4. Синтез симметричных фильтров с диссипативными потерями
Выводы
3. Математическая модель электромагнитных процессов в
плёночном резисторе
3.1. Электромагнитные процессы в резистивной плёнке
3.2. Эквивалентные параметры дискретных блоков
3.3. Связь между индуктивными параметрами блоков и общей
индуктивностью плёнки
3.4.Эквивалентная схема плёночного резистора, распределённого
на блоки
3.5. Оценка погрешности метода разбиения плёночных
резисторов на дискретные блоки
Выводы
4. Исследование температурных режимов плёночных резисторов
4.1. Математическое описание тепловых процессов, определяющих распределение температуры по поверхности
плёнки
4.2. Моделирование теплового поля плёночного резистора на
основе метода декомпозиции
4.3. Кусочно-линейная аппроксимация температурного поля на
поверхности плёнки
Выводы
5. Применение плёночных резисторов в широкополосных
устройствах СВЧ
5.1. Микрополосковый сумматор мощности
5.1.1. Результаты эксперимента
5.2. Согласованный полосно-пропускаюший СВЧ фильтр
5.3. Плёночные СВЧ аттенюаторы и нагрузки для мощных
радиопередающих устройств
Выводы
Заключение
Список литературы

Введение
Состояние вопроса. В настоящее время плёночные резисторы широко применяются в СВЧ интегральной схемотехнике. Однако их использование на высоких частотах и больших мощностях сдерживается отсутствием математических моделей, обеспечивающая адекватность описания протекающих в них электромагнитных процессов. Известная одномерная модель линии передачи с потерями даёт приемлемую точность расчёта лишь на частотах до десятков - сотен МГц, в зависимости от габаритов плёночного резистора. В ряде работ отечественных и зарубежных исследователей (В .П. Мещанов, М. В. Давидович, Н.Ф. Попова, A.A. Яшин, В.Д. Садков, И.Н. Мерзляков, Д.А. Кабанов , J.H. Thompson, V.D. Stankovic ) сделана попытка систематизировать вопросы электромагнитного, теплового и конструктивного расчёта плёночных резисторов, применяемых в СВЧ нагрузках и аттенюаторах. Но в одних случаях не учитываются высокочастотные параметры плёночных резисторов. В других - используется упомянутая выше упрощённая одномерная модель длинной линии с потерями. В третьих - решается электродинамическая задача, которая сводится к интегральному уравнению Фредгольма второго рода [1,2,3], решение которого отыскивается с помощью сложных алгоритмов, так как ядро интегрального уравнения имеет логарифмическую особенность. Вопрос стационарного распределения температурных полей на поверхности плёнки и в керамике также мало исследован. Таким образом, комплексного исследования и разработки плёночных широкополосных высокочастотных нагрузок и аттенюаторов большой мощности в настоящее время не проведено.
Актуальность работы. Для современных радиопередающих и радиоиз-мерительных систем и устройств СВЧ требуются согласованные оконечные нагрузки и аттенюаторы, работающие в полосе частот от 0 до 3-5 ГГц и обеспечивающие уверенное (длительное) рассеивание мощности до несколь-

Рис. 2.6. Частотные характеристики трансформирующей цепи с потерями, рассчитанные с помощью итерационной процедуры
Как видно из рис.2.6, параметры элементов, рассчитанные с помощью описанной выше итерационной процедуры, практически не увеличивают начальное затухание а0, при этом полоса рабочих частот приближается к случаю отсутствия потерь. Многочисленные расчёты показали, что для сходимости итерационной процедуры при 0о, > 20 требуется всего несколько шагов. Это объясняется меньшим относительным изменением 2зЬ1Х по сравнению с 2щх, для каждого итерационного шага.
2.3 Сходимость итерационного метода формирования АЧХ
Поскольку для любого итерационного метода основным вопросом является его сходимость, проведём строгое математическое доказательство сходимости предложенного метода. Для этого докажем, что, если, согласно рис.
2.26, цепь, параметры которой описаны матрицей [А']. трансформирует им-